Changements dans la chimie de la mer

Les changements qui surviennent dans le milieu océanique représentent un phénomène mondial très préoccupant qui menace l'utilisation durable des océans de la planète par les générations futures. On s'attend à ce que les océans du Canada deviennent plus chauds, plus riches en eau douce, plus acides et moins oxygénés (sous la surface) en raison de l’augmentation de la quantité de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère et de l’évolution du climat.

Sur cette page :

• Acidification des océans
• Hypoxie
• Recherche en cours

Acidification des océans

L’acidification des océans est le terme que nous utilisons pour décrire les changements à long terme de la chimie de la mer au fur et à mesure que le CO₂ provenant de l’atmosphère y est absorbé. En raison de l’intensification des activités humaines produisant du CO₂ depuis la révolution industrielle, les océans de la planète absorbent plus de CO₂ que par le passé.

Lorsque le CO₂ est absorbé dans les océans, il réagit avec l’eau de mer pour former un acide faible nommé acide carbonique (H₂CO₃). L’acide carbonique (H₂CO₃) se décompose à son tour ou se dissocie en ions hydrogène (H⁺), en ions bicarbonate (HC₃^-) et en ions carbonate (CO₃^2-).

CO_{2 (aq) +} H₂0 H₂CO₃ HCO₃ + H⁺ CO₃^2- + 2H⁺

Les résultats de ces réactions chimiques comprennent une augmentation de la quantité d’ions hydrogène (H⁺), ce qui entraîne une diminution du pH de l’océan, donc une augmentation de son acidité. On assiste également à une diminution de la disponibilité des ions carbonate (un élément constitutif important pour la formation du squelette et de la coquille de nombreux organismes marins).

Les répercussions de l’acidification des océans peuvent être plus variables, tant à l’échelon temporel qu’à l’échelon spatial, dans les zones côtières où d’autres facteurs peuvent contribuer encore plus à la réduction du pH. Certains processus océanographiques physiques, comme les remontées d’eau, le débit des rivières, le ruissellement des éléments nutritifs et le rejet des eaux usées sont des exemples de facteurs contributifs. Ces derniers peuvent contribuer à abaisser encore plus le pH. Dans certaines régions, il peut même être inférieur au niveau de référence mondial reflétant l’augmentation de CO₂ en soi.

Une échelle de pH est un moyen par lequel on mesure l’acidité et indique quelle quantité d’acide est présente dans un liquide. Cette échelle va de 0 à 14. Des mesures supérieures à 7 indiquent un milieu basique ou alcalin, et des mesures inférieures à 7, un milieu acide. Un milieu neutre a un pH de 7. Le pH des océans est actuellement légèrement alcalin et ne deviendra sans doute jamais acide malgré l’acidification des océans. Il tend néanmoins vers une plus grande acidité (comme lorsque la température passe de -20 à 0 ℃; il fait encore froid, mais moins qu’auparavant). Depuis le début de la révolution industrielle, le pH à la surface des océans a connu une chute se mesurant en dixièmes d’unités de pH. Bien que cela ne semble pas être un changement important, il est significatif, car il représente une hausse d’environ 30 % de la concentration en ions hydrogène. Des problèmes surviennent lorsque le changement du pH des océans est plus rapide que la capacité des organismes à s’y adapter.

On prévoit que les océans continueront à absorber du dioxyde de carbone et à s’acidifier. Les océans risquent donc de devenir inhospitaliers pour bon nombre d’espèces situées à un niveau inférieur de la chaîne alimentaire et pour certains organismes ciblés par la pêche commerciale, notamment des espèces de mollusques qui fréquentent les eaux canadiennes. Ce processus se poursuivra malgré tout pendant des décennies après que les émissions mondiales de CO₂ dans l’atmosphère auront été réduites.

Moteurs de l’acidification dans les trois océans du Canada

Les trois océans du Canada sont particulièrement vulnérables aux effets de l’acidification des océans, car le CO₂ est plus facilement absorbé dans les eaux froides. Dans ces eaux, la solubilité des coquilles constituées de carbonate de calcium est plus élevée, ce qui rend celles-ci plus sensibles aux effets corrosifs de l’acidification des océans.

D’autres facteurs pourraient également avoir une incidence sur l’étendue et le rythme auquel l’océan s’acidifie dans une région donnée. Les moteurs en jeu sont distincts dans chacun des trois océans du Canada.

Région du Pacifique

Région du Pacifique

L’océan Pacifique, au Canada, affiche des remontées d’eau saisonnières dans les zones côtières, lesquelles sont causées par la présence de forts vents qui entraînent la remontée d’eaux froides et profondes vers la surface. Ces eaux sont généralement riches en éléments nutritifs. Elles ont aussi un pH plus bas et des concentrations plus élevées en CO₂ que les eaux des couches superficielles des océans. Ces zones riches en éléments nutritifs sont connues comme étant des « points chauds » au chapitre de la productivité et revêtent, en conséquence, une importance biologique. Cependant, en combinaison avec l’apport supplémentaire de CO₂ d’origine anthropique, les niveaux de pH continuent de diminuer jusqu’à des seuils critiques et accentuent encore davantage les effets de l’acidification des océans.

Région de l’Arctique

Région de l’Arctique

L’Arctique est l’une des régions du monde les plus vulnérables à l’acidification des océans. Plusieurs facteurs contribuent à abaisser le pH et à accroître l’acidification des eaux de l’Arctique, notamment le fait que les eaux froides absorbent le CO₂ plus facilement à partir de l’atmosphère, les apports saisonniers variables en eau douce attribuables à la fonte des glaces, le ruissellement des eaux des rivières et le mélange avec des eaux corrosives provenant du Pacifique. En outre, comme la glace continue de fondre dans l’Arctique, il y aura une plus grande étendue de mer ouverte, ce qui entraînera une absorption plus importante du CO₂ atmosphérique, accélérant ainsi encore davantage l’acidification.

Région de l'Atlantique

Région de l'Atlantique

Dans la région diverse et variée de l’Atlantique canadien, une combinaison de processus océaniques physiques contribue à l’augmentation de l’acidification. Les eaux de fond à faible teneur en oxygène dans le golfe du Saint-Laurent proviennent de l’Atlantique, et leur pH décroît beaucoup plus vite que la moyenne mondiale. Les apports en eau douce provenant du Saint-Laurent et d’autres rivières, de la fonte de la glace de mer et des eaux de l’Arctique (plus acides que celles de l’Atlantique) accentuent l’acidification de l’océan dans la région. La mer du Labrador, dans l’Atlantique Nord, contribue également à augmenter l’acidification de l’océan en raison des taux élevés d’absorption du CO₂ dus à la convection profonde en hiver.

Hypoxie

Les changements climatiques à l’échelle mondiale et locale rendent également les écosystèmes marins plus vulnérables à la baisse des taux d’oxygène (hypoxie). Les organismes aquatiques ne peuvent survivre sans la présence d’oxygène dissous dans l’eau. Lorsque le climat est plus chaud, l’eau de surface se réchauffe plus rapidement et sa densité devient plus faible que celles des eaux sous-jacentes. Or, c’est le mélange des eaux de différentes profondeurs qui contribue à oxygéner les eaux plus profondes. Si l’eau de surface est plus chaude et moins dense, elle se mélange moins bien avec les eaux de fond plus denses. Par conséquent, la teneur en oxygène sera plus faible à certains endroits. À un taux d’oxygène inférieur à 30 %, les espèces qui ne tolèrent pas des conditions hypoxiques doivent migrer vers d'autres régions géographiques. Si elles ne peuvent migrer, leur survie peut être menacée.

La survie des poissons, des mollusques et des crustacés dépend de la présence d’oxygène dissous dans l’eau de mer. Un faible taux d’oxygène (hypoxie) peut avoir de graves conséquences pour ces espèces, ainsi que pour bien d’autres.

Les taux d’oxygène sont en baisse dans presque toutes les eaux marines entourant le Canada. Les déclins les plus marqués sont observés dans le golfe du Saint-Laurent, la baie d'Hudson et le golfe d'Alaska. Certaines eaux peu profondes, comme les estuaires de l’Île-du-Prince-Édouard et du Nouveau-Brunswick, présentent des épisodes d’hypoxie qui durent quelques heures ou jours. Des fjords, par exemple le bassin de Bedford en Nouvelle-Écosse, et des bras de mer côtiers, dont Saanich en Colombie-Britannique, présentent certaines saisons des conditions hypoxiques, voire anoxiques (hypoxie très prononcée). Les taux d’oxygène de la mer de Beaufort, située dans le nord du Canada, pourraient aussi être en baisse.

Il est probable que les changements qui sont liés au réchauffement de la planète et qui se répercutent sur les courants océaniques de même que sur le mélange océanique jouent un rôle dans la baisse des taux d’oxygène.

Recherche en cours

Nos chercheurs surveillent l’acidification des océans et d’autres changements chimiques afin d’évaluer l’état des eaux côtières et des eaux de mer ouverte. En étudiant les tendances et la variabilité affichées par des indicateurs principaux du climat sur plusieurs décennies, nous sommes en mesure de mieux comprendre et de prévoir l’état futur des océans du Canada.

Ces travaux de recherche visent concrètement à :

• nous aider à comprendre l’interaction entre l’acidification des océans et d’autres agents de stress liés au climat ainsi que l’évolution des conditions océaniques (p. ex. hypoxie, température, circulation océanique ou apports en eau douce);
• prévoir l’évolution des conditions climatiques et océaniques, comme la température de l'eau, les courants et la chimie de la mer.

En outre, nous travaillons avec des partenaires au Canada, par exemple le milieu universitaire, des groupes sans but lucratif, le secteur privé et des groupes d’intervenants, ainsi qu’avec des partenaires internationaux, notamment les États-Unis, l’Asie et des pays de l’Union européenne, dans le but de coordonner les activités d’observation et de surveillance actuelles et futures de l’acidification des océans.

Les changements qui surviennent dans le milieu océanique représentent un phénomène mondial très préoccupant qui menace l'utilisation durable des océans de la planète par les générations futures. Les écosystèmes marins du Canada subissent des changements qui sont liés à une combinaison de facteurs, comme le changement climatique, la variabilité naturelle et les activités humaines. On s'attend à ce que les océans du Canada deviennent plus chauds, plus riches en eau douce, plus acides et moins oxygénés (sous la surface) en raison de l’augmentation de la quantité de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère. Compte tenu des répercussions potentielles des conditions océaniques changeantes, il faudra constamment mettre à jour les connaissances scientifiques afin d’être en mesure de savoir ce qu’il adviendra des océans au Canada.

Consultez les études terminées et les activités de surveillance en cours.

Accédez le document de discussion: Ocean Acidification in Canada’s Coastal Waters (en anglais seulement), élaboré par le Forum Canadien du Climat en partenariat avec le MPO.

Accédez notre Cadre de Collaboration: Cadre de collaboration pour les activités de surveillance conjointes du MPO et de la NOAA liées à l’acidification des océans, élaboré en partenariat avec la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) des États-Unis.